Skip to main content
Global

4.5: Bakteria ya matawi ya kina

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    174846

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    • Eleza vipengele vya kipekee vya bakteria ya matawi ya kina
    • Kutoa mifano ya bakteria muhimu sana matawi

    Juu ya mti phylogenetic (tazama Njia ya Utaratibu), shina au mizizi ya mti inawakilisha babu wa kawaida wa kale wa mageuzi, mara nyingi huitwa babu wa mwisho wa kawaida wa kawaida (LUCA), na matawi ni wazao wake wa mabadiliko. Wanasayansi wanaona bakteria yenye matawi kwa undani, kama vile jenasi Acetothermus, kuwa ya kwanza kati ya aina hizi zisizo za LUCA za maisha zinazozalishwa na mageuzi miaka bilioni 3.5 iliyopita. Wakati kuwekwa kwenye mti phylogenetic, wao hutokana na mizizi ya kawaida ya maisha, kina na karibu na mizizi ya LUCA-hivyo jina “kina matawi” (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

    Mchoro wa mti wa phylogenetic. Chini ni lebo LUCA matawi haya katika matawi mawili. Tawi upande wa kushoto ni bakteria, tawi kwa matawi ya kulia tena kuunda archaea na Eukarya. Tawi la chini kabisa la bakteria ni acetothermus (ambayo ni nyota). Matawi hapo juu ambayo ni pamoja na (kutoka chini hadi juu): aquifex, thermotoga, bakteria ya kijani ya filamentous, bacteroides, cytophaga, planctomyces, chanya gramu, cyanobacteria, porteiobacteria na spirochetes. Matawi ya arcaea kutoka chini hadi juu: pyrodicticum, thermoproteus, Thermococcus, methanococcus, methanobacterium, methanosarcina, na halophies. Matawi ya Eukarya kutoka chini hadi juu: diplomonads, microsporidia, trichomonads, flagellates, entamoebae, molds lami, ciliates, mimea, wanyama, na fungi.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Nyota juu ya mti huu wa phylogenetic wa uzima inaonyesha nafasi ya bakteria ya matawi ya kina Acetothermus. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Eric Gaba)

    Bakteria ya matawi ya kina inaweza kutoa dalili kuhusu muundo na kazi ya aina za kale na za sasa za maisha. Tunaweza kudhani kwamba bakteria za kale, kama bakteria za matawi ambazo bado zipo, zilikuwa thermophiles au hyperthermophiles, maana yake ni kwamba walistawi katika joto la juu sana. Acetothermus paucivorans, bakteria ya anaerobic ya gramu-hasi iliyogunduliwa mwaka 1988 katika sludge ya maji taka, ni thermophile inayoongezeka kwa joto mojawapo ya 58 °C. 1 Wanasayansi wameamua kuwa ni bakteria ya matawi ya kina kabisa, au jamaa wa karibu zaidi wa mabadiliko ya LUCA (Kielelezo \(\PageIndex{1}\)).

    Darasa la Aquificae linajumuisha bakteria ya matawi ya kina ambayo hubadilishwa na hali mbaya zaidi duniani yetu, inayofanana na hali zilizofikiriwa kutawala dunia wakati maisha yalionekana kwanza. Bakteria kutoka jenasi Aquifex ni hyperthermophiles, wanaoishi katika chemchem za moto kwenye joto la juu kuliko 90 °C spishi A. pyrophilus hustawi karibu na volkano chini ya maji na matundu ya joto ya bahari, ambapo halijoto la maji (chini ya shinikizo la juu) linaweza kufikia 138 °C Aquifex bakteria hutumia dutu isokaboni kama virutubisho. Kwa mfano, A. pyrophilus inaweza kupunguza oksijeni, na inaweza kupunguza nitrojeni katika hali ya anaerobic. Pia huonyesha upinzani wa ajabu kwa mwanga wa ultraviolet na mionzi ya ionizing. Kuchukuliwa pamoja, uchunguzi huu unasaidia hypothesis kwamba mababu wa kale wa bakteria ya matawi yalianza kubadilika zaidi ya miaka bilioni 3 iliyopita, wakati dunia ilikuwa moto na kukosa anga, na kuwasababishia bakteria kwa mionzi nonionizing na ionizing.

    Darasa Thermotogae inawakilishwa zaidi na hyperthermophilic, pamoja na baadhi ya mesophilic (inapendelea joto la wastani), bakteria anaerobic gramu-negative ambao seli ni amefungwa katika pekee sheath-kama utando wa nje aitwaye toga. Safu nyembamba ya peptidoglycan katika ukuta wao wa seli ina muundo usio wa kawaida; ina asidi diaminopimelic na D-lysine. Bakteria hizi zinaweza kutumia aina mbalimbali za substrates za kikaboni na kuzalisha hidrojeni ya molekuli, ambayo inaweza kutumika katika sekta. Darasa lina genera kadhaa, ambayo inayojulikana zaidi ni Thermotoga ya jeni. Spishi moja ya jenasi hii, T. maritima, huishi karibu na matundu ya bahari ya joto na hustawi katika joto la 90 °C; spishi nyingine, T. subterranea, huishi katika mabwawa ya mafuta chini ya ardhi.

    Hatimaye, bakteria ya matawi ya Deinococcus radiodurans ni ya jenasi ambayo jina lake linatokana na neno la Kigiriki linalomaanisha berry ya kutisha. Jina la utani “Conan the Bacterium,” D. radiodurans inachukuliwa kuwa poliextremophile kwa sababu ya uwezo wake wa kuishi chini ya aina nyingi za hali uliokithiri- joto kali, ukame, utupu, asidi, na mionzi. Inadaiwa jina lake kwa uwezo wake wa kuhimili vipimo vya mionzi ionizing inayoua bakteria nyingine zote zinazojulikana; uwezo huu maalum unahusishwa na baadhi ya taratibu za kipekee za ukarabati wa DNA.

    Micrograph ya seli nne za pande zote zinazounda mraba.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Radiodurans ya Deinococcus, au “Conan the Bacterium,” inakaa katika hali mbaya zaidi duniani.

    Muhtasari

    • Bakteria ya matawi ya kina ni phylogenetically aina ya maisha ya kale, kuwa karibu zaidi na babu wa mwisho wa kawaida.
    • Bakteria yenye matawi ya kina ni pamoja na spishi nyingi zinazostawi katika mazingira uliokithiri ambayo hufikiriwa kufanana na hali duniani mabilioni ya miaka iliyopita.
    • Bakteria ya matawi ya kina ni muhimu kwa uelewa wetu wa mageuzi; baadhi yao hutumiwa katika sekta

    maelezo ya chini

    1. 1 G. Dietrich et al. “Acetothermus Paucivorans, mwa Novemba., sp. Novemba, Madhubuti Anaerobic, Bakteria ya Thermophilic Kutoka Sludge ya Maji taka, Fermenting Hexoses kwa Acetate, CO 2, na H 2.” Microbiolojia ya utaratibu na Applied 10 namba 2 (1988) :174—179.